Ölçme, Analiz ve Đyileştirme

Figura 4.15 – Diagrama de atividades desenvolvidas pelo AD.

Fonte: Própria do autor.

4.4

Comunicação entre Agentes e IED

Conforme mostrado na Figura 4.16 o processo de comunicação entre agentes e entre agentes e IED ocorre em dois níveis distintos. No primeiro nível existe a comunicação entre AA e AD, que utilizam as funcionalidades disponibilizados pelo PADE para trocar mensagens nos protocolos especificados pela FIPA no padrão FIPA-ACL. No segundo nível existe a comunicação direta entre IED e AD, que ocorre com base nos protocolos especificados pela norma IEC 61850 e descritos no Capítulo 5, sendo o protocolo GOOSE utilizado para detectar uma possível atuação da proteção no alimentador e o protocolo MMS para o envio de comandos para os religadores comandados pelos IED.

Com base nesta pespectiva de comunicação em dois níveis, nível de comunicação Agente- Agente e nível de comunicação AD-IED, é possível encapsular o processo de comunicação com os IED exclusivamente no AD que passa a funcionar como um driver de comunicação para o SMRA. Neste trabalho foram utilizados, para comunicação entre IED e SMRA os protocolos GOOSE e MMS, mas a comunicação também pode ser realizada por meio de outros protocolos, como por exemplo DNP3 (Distributed Network Protocol), Modbus, entre outros.

4.5

Conclusão

Neste capítulo uma parcela importante dos princípios base do SMRA foram apresentadas e descritas. Entre os principais assuntos discutidos estão:

• Definição matemática do problema da recomposição de alimentadores de distribuição de nergia elétrica;

4.5. Conclusão 69

Figura 4.16 – Representação gráfica dos processos de coumunicação entre IED e agentes que compõem o SMRA.

Fonte: Própria do autor.

• As definições necessárias para a representação da topologia de um alimentador de distribuição de energia elétrica por meio de teoria dos grafos utilizando a representação nó-profundidade, mais precisamente os conceitos de RNP de alimentador e RNP de setor, assim como a definição dos operadores de poda e inserção de ramos em uma árvore de grafo;

• Apresentação do diagrama de classes UML que descrevem a estrutura da API de representação da rede elétrica, que faz uma associação da RNP de alimentador e de setor com estruturas de dados que representam os componentes reais de um sistema de distribuição de energia elétrica;

• Definição dos agentes do SMRA, que são: agente alimentador e agente dispositivo. Os comportamentos destes agentes são descritos por meio de diagramas de atividade que mostram o fluxo das ações definidas para cada agente.

Com base nestes conceitos o SMRA tem as ferramentas necessárias para ser imple- mentado por meio da plataforma PADE, podendo ser embarcado nos dispositivos de hardware conectados via rede de dados. Entretanto, para que o SMRA possa atuar sob os dispositivos da rede elétrica e realizar a função de self-healing, terá que se comunicar via protocolo de comunicação, que são os definidos pela norma IEC 61850, tema do Capítulo 5.

70

Capítulo 5

A Norma IEC 61850: Redes de

Comunicação e Sistemas em

Subestações

Para que um sistema de recomposição automática se torne realidade, a comunicação com os IED que controlam os dispositivos presentes na rede é de extrema importância. Os agentes que compõem o sistema de recomposição automática devem ser capazes de aquisitar dados dos IED, como estados de chaves e medidas de corrente, tensão ou potência, e detectar a partida e atuação de funções de proteção. Além disso, os agentes que gerenciam o sistema de recomposição do sistema elétrico também devem ser capazes de enviar comandos de abertura e de fechamento para os IED que comandam os dispositivos de seccionamento do sistema.

Para que esses objetivos sejam alcançados, é necessário que os agentes consigam se comunicar com os IED por meio de protocolos de comunicação. Existem diversos protocolos de comunicação que são utilizados em ambientes de subestação, como MODBUS, DNP3, IEC 60870-5-101, e outros protocolos proprietários, SEL Mirrored Bits (SEL, 2013).

Estes protocolos muitas vezes apresentam dificuldade de integração entre dispositivos de fabricantes diferentes e alguns não apresentam os requisitos de confiabilidade que a rede elétrica necessita, pois são voltados para aplicações industriais.

5.1

O surgimento da Norma IEC 61850

Com o advento das redes de comunicação e com os benefícios da automação dos sistemas elétricos cada vez mais evidentes, um esforço conjunto de pesquisadores, desenvolvedores e

5.1. O surgimento da Norma IEC 61850 71

fabricantes de IED deu origem a duas abordagens que tinham como objetivo facilitar a automação de subestações e ao mesmo tempo definir e padronizar os protocolos necessários à essa tarefa. Nasceu assim o padrão IEC 61850, desenvolvido pelo comitê técnico 57 (TC57) do IEC, e o padrão Utility Communication Architecture (UCA) criado em 1990 pelo Electric Power Research Institute (EPRI) com objetivos semelhantes. Os dois grupos, TC57 e EPRI, uniram esforços em 1997 e no ano de 2003 foi lançada a primeira edição da norma IEC 61850 (LOPES et al., 2012).

A norma IEC 61850 tem o propósito de estabelecer padrões de comunicação, por meio de modelos de dados e protocolos, que permitam a interoperabilidade entre IED de diferentes fabricantes, utilizando para isso padrões e princípios de comunicação consolidados. O foco da norma é padronizar as funções envolvidas nos procedimentos comuns realizados em uma subestação, como por exemplo: envio de comando para os IED, coleta de medidas analógicas/digitais e realização de lógicas de automação entre IED (OZANSOY, 2010).

Além disso a norma também estabelece os requisitos mínimos de velocidade do sistema de automação e padroniza a forma como as ferramentas de engenharia podem ser utilizadas para configurar os IED, definindo para isso uma série de arquivos XML que armazenam as informações necessárias para configurar o dispositivo.

Neste trabalho os protocolos da norma IEC 61850 são utilizados, por diversos motivos, conforme descrito em (KIMURA et al., 2008):

• A norma vem sendo apontada como uma tendência para automação em subestações, vários fabricantes adotam em seus IED com os protocolos estabelecidos pela norma;

• Além de estabelecer os protocolos utilizados para comunicação de IED, a norma também estabelece um modelo de dados padronizado adotado para o acesso de qualquer tipo de dados disponibilizado pelo IED. Sendo assim, a norma tenta garantir a interoperabilidade entre IED de diferentes fabricantes;

• Estabelece e padroniza conceitos para a implementação de lógicas de automação por meio de mensagens de alta prioridade trocadas entre dispositivos, as mensagens Generic Object Oriented Substation Event (GOOSE), e também mensagens de menor prioridade que podem ser utilizadas para envio de informações a aplicações de supervisão e também para o envio de comando de controle aos IED, as mensagens Manufacturing Message Specification (MMS).

Atualmente não é comum a utilização dos protocolos da norma IEC 61850 para automação da rede elétrica de distribuição, principalmente por conta dos requisitos mínimos de velocidade de comunicação exigidos pela norma, mas num contexto de redes elétricas inteligentes e para redes de distribuição de médio porte ou em ambiente controlados como é o caso de refinarias de petróleo a norma IEC 61850 vem sendo utilizada (MOHAGHEGHI et al., 2009).